ШТА ЈЕ ЕНТАЛПИЈА ФОРМАЦИЈЕ? (СА ВЕЖБАМА) - ФИЗИЧКИ - 2025

Формирање енталпија је енталпија промена претрпео у формирању једног мол једињења или супстанце под стандардним условима. Под стандардним притиском подразумева се реакција формирања под атмосферским притиском једне атмосфере и на собној температури од 25 степени Целзијуса или 298,15 Келвина.

Нормално стање реактивних елемената у реакцији формирања односи се на најчешће стање агрегације (чврстих, течних или гасних) ових супстанци у стандардним условима притиска и температуре.

У реакцији стварања једињења, топлота се размењује са околином. Извор: пикабаи

Нормално стање се такође односи на најстабилнији алотропни облик ових реактивних елемената у стандардним реакционим условима.

Енталпија Х је термодинамичка функција која је дефинисана као унутрашња енергија У плус продукт притиска П и запремине В супстанци које учествују у хемијској реакцији формирања молекуларне супстанце:

Х = У + П ∙ В

Ентталпија има димензије енергије и у Међународном систему мерења се мери у Јоулесу.

Стандардна енталпија

Симбол за енталпију је Х, али у специфичном случају енталпије формирања означава се са ΔХ0ф, што указује да се односи на промену коју је извршавала ова термодинамичка функција у реакцији стварања мола одређеног једињења у стандардним условима.

У нотацији суперскрипт 0 означава стандардне услове, а подпис ф означава формирање једног мола материје почевши од реактаната у стању агрегације и најстабилнијег алотропног облика реактаната у стандардним условима.

Топлина формирања

Први закон утврђује да је топлота измењена у термодинамичком процесу једнака варијацији унутрашње енергије супстанци које учествују у процесу плус рада тих супстанци у процесу:

К = УУ + В

У овом случају, реакција се врши под константним притиском, тачније под притиском једне атмосфере, тако да ће рад бити производ притиска и промене запремине.

Тада је топлина формирања одређеног једињења коју ћемо означити К0ф повезана са променом унутрашње енергије и запремине на следећи начин:

К0ф = ΔУ + П ΔВ

Али сећајући се дефиниције стандардне енталпије имамо следеће:

К0ф = ΔХ0ф

Разлика између енталпије и топлоте формације

Овај израз не значи да су топлота формације и енталпија формације исте. Тачна интерпретација је да је топлота измењена током реакције формирања изазвала промену ентропије супстанце која се формирала у односу на реактанте у стандардним условима.

С друге стране, пошто је енталпија опсежна термодинамичка функција, топлота формирања се увек односи на један мол насталог једињења.

Ако је реакција формације егзотермна, тада је енталпија формације негативна.

Напротив, ако је реакција формације ендотермична, тада је енталпија формације позитивна.

Термохемијске једначине

У једначини термохемијске формације не морају се навести само реактанти и производи. На првом месту је потребно да се хемијска једначина избалансира на такав начин да количина формираног једињења увек буде 1 мол.

С друге стране, стање агрегације реактаната и производа мора бити назначено у хемијској једначини. Ако је потребно, мора се навести и алотропни облик истог, јер топлина формирања зависи од свих ових фактора.

У једначини термохемијске формације мора се навести и енталпија формације.

Погледајмо неколико примера добро постављених термохемијских једначина:

Х2 (г) + ½О2 (г) → Х20 (г); ΔХ0ф = -241,9 кЈ / мол

Х2 (г) + ½О2 (г) → Х20 (л); ΔХ0ф = -285,8 кЈ / мол

Х2 (г) + ½О2 (г) → Х20 (с); ΔХ0ф = -292,6 кЈ / мол

Важна разматрања

- Сви су уравнотежени на основу стварања 1 мола производа.

- Наведено је стање накупљања реагенса и производа.

- Наведена је енталпија формације.

Имајте на уму да енталпија формирања зависи од стања агрегације производа. Од три реакције, најстабилнија у стандардним условима је друга.

Пошто је у хемијској реакцији, а нарочито у реакцији формације, најважнија промена ентропије, а не сама ентропија, сложено је да чисти елементи у свом молекуларном облику и стању природне агрегације у стандардним условима имају ентропију формације. нула.

Ево неколико примера:

О2 (г); ΔХ0ф = 0 кЈ / мол

Цл2 (г); ΔХ0ф = 0 кЈ / мол

На (с); ΔХ0ф = 0 кЈ / мол

Ц (графит); ΔХ0ф = 0 кЈ / мол

Решене вежбе

-Вежба 1

Знајући да је за стварање етена (Ц2Х4) потребно да се допринесе 52 кЈ топлоте за сваки мол и да су његови реактанти водоник и графит, напишите термохемијску једначину за стварање етена.

Решење

Прво подижемо хемијску једначину и уравнотежимо је на основу једног мола етена.

Затим узмемо у обзир да је потребно обезбедити топлоту да би се одвијала реакција формације, што указује да је реч о ендотермичкој реакцији и самим тим ентропија формације је позитивна.

2 Ц (чврсти графит) + 2 Х2 (гас) → Ц2Х4 (гас); ΔХ0ф = +52 кЈ / мол

-Вежба 2

Под стандардним условима, водоник и кисеоник се мешају у 5-литарској посуди. Кисеоник и водоник потпуно реагују без иједног реактаната и формирају водоник пероксид. 38.35 кЈ топлоте је избачено у реакцију у околину.

Наведите хемијску и термохемијску једначину. Израчунајте ентропију стварања водоник пероксида.

Решење

Реакција стварања водоник-пероксида је:

Х2 (гас) + О2 (гас) → Х2О2 (течно)

Имајте на уму да је једначина већ уравнотежена на основу једног мола производа. Односно, за стварање мола водоник пероксида потребан је један мол водоника и један мол кисеоника.

Али изјава проблема говори о томе да се водоник и кисеоник мешају у 5-литарској посуди под стандардним условима, тако да знамо да сваки од гасова заузима 5 литара.

Коришћење стандардних услова за добијање термохемијске једначине

С друге стране, у стандардним условима притисак 1 атм = 1,013 к 10⁵ Па и температура од 25 ° Ц = 298,15 К.

У стандардним условима 1 мол идеалног гаса ће заузети 24,47 Л, што се може потврдити из следећег израчуна:

В = (1 мол * 8,3145 Ј / (мол * К) * 298,15 К) / 1,03 к 10 ° Па = 0,02447 м³ = 24,47 Л.

Пошто је доступно 5 Л, број молова сваког од гасова је дат са:

5 литара / 24.47 литара / мол = 0.204 молова сваког гасова.

Према уравнотеженој хемијској једначини, формираће се 0,204 молова водоник пероксида, испуштајући 38,35 кЈ топлоте у животну средину. Односно, за стварање једног мола пероксида потребно је 38,35 кЈ / 0,204 молова = 188 кЈ / мол.

Такође, пошто се током реакције ослобађа топлота у околину, енталпија стварања је негативна. Коначно резултира следећом термохемијском једначином:

Х2 (гас) + О2 (гас) → Х2О2 (течност); ΔХ0ф = -188 кЈ / мол

Референце

1. Кестени Е. Енталпија у хемијским реакцијама. Опоравак од: лидиацонлакуимица.вордпресс.цом
2. Термохемија. Енталпија реакције. Опоравак од: рецурсостиц.едуцацион.ес
3. Термохемија. Дефиниција стандардне реакционе енталпије. Опоравак од: куимитубе.цом
4. Термохемија. Дефиниција енталпије формације и примери. Опоравак од: куимитубе.цом
5. Википедиа. Стандардна енталпија реакције. Опоравак од: википедиа.цом
6. Википедиа. Енталпија формације. Опоравак од: википедиа.цом